《Nature》英、美首創小鼠「幹細胞人造胚胎」 成未來器官移植新希望

日期2022-08-31
《Nature》英、美首創小鼠「幹細胞人造胚胎」 成未來器官移植新希望 (圖片來源:網路)

近(25)日,英國劍橋大學(University of Cambridge)和加州理工學院(Caltech)的科學家,以多種幹細胞成功培養出具有部分腦部與心臟結構的小鼠「人造胚胎」,這項成果除了可作為胚胎發育早期的基礎研究工具外,未來更可望進一步開發出用於移植的人類合成器官。該研究發表於頂尖期刊《Nature》。

這項人造胚胎,是由3種胚胎發育初期的幹細胞,以人工方式組成。研究團隊並證明其在母鼠子宮內,可成功發育到8.5天,且胚胎腦部已出現明確的前腦、中腦區褶皺,以及會跳動的心臟結構。

此外,該胚胎也具有由神經管(neural tube)和體節(somite)組成的軀幹,其尾芽(tail bud)構造中,含有未來會發育為神經系統的「神經中胚層祖細胞」(neuromesodermal progenitors),也發育出將成為呼吸與消化系統的腸管(gut tube)構造,和原始生殖細胞(primordial germ cells)。

動物胚胎在受精後第一週,會產生多種類型的幹細胞,包括:支持胚胎發育,未來將成為胎盤的「胚胎幹細胞」(ESC)、參與卵黄囊形成的「胚胎外內胚層幹細胞」(XEN)、與胚胎在子宮內著床相關的「滋養層幹細胞」(TSC)等。

這3種幹細胞彼此間化學訊息的交流,是胚胎發育早期階段的關鍵,而領導該研究的Caltech生物工程系教授Magdalena Zernicka-Goetz,長年針對該階段的胚胎發育進行研究。

因此,本次其團隊將ESC、XEN、TSC三種細胞組合,按特定比例使其在合適環境中共同培養,最後自我組裝出這項人造胚胎。

該論文指出,此項人造胚胎可作為剖析不同物種譜系,及研究發育過程中各種基因作用的模型外,也證實了哺乳類的這3種胚胎幹細胞,能建構胚胎早期發育的能力(即從囊胚形成(gastrulation)階段,發展至神經胚形成(neurulation)階段的過程)。

這項研究除了可幫助科學家理解,為何胚胎發育時,有些會發育失敗、有些則能成功發育為健康胎兒外,研究人員表示,未來若能成功應用人類幹細胞進行合成,便可望發育出合適的成體器官,幫助需要器官移植的病人。

參考資料:

1. 論文原文:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05246-3

2. https://neurosciencenews.com/synthetic-embryo-brain-stem-cell-21306/

(編譯/巫芝岳)